專利名稱：控制強夯機全釋放卷揚制動的電氣系統及其工作方法
技術領域：
本發明屬于工程機械技術領域，尤其是涉及一種控制強夯機全釋放卷揚制動的電氣系統及其工作方法。
背景技術：
強夯機為了提高工作效率，通常選用全釋放卷揚作為主升降卷揚。全釋放卷揚通過離合器來實現卷筒與卷揚馬達之間的連接。在正常起升時，卷揚馬達輸出端的動力通過離合器作用于卷筒，卷筒為纏繞在上面的鋼絲繩提供牽引力來進行重物的提升。在夯錘下放過程中，為了提高強夯機的工作效率，通過離合器使卷筒和卷揚馬達分開，卷筒在夯錘的重力的作用下進行自由下放鋼絲繩的動作。對卷揚制動的控制是強夯機全釋放卷揚制動的電氣控制系統的關鍵因素。制動過早，容易造成整車前傾，導致安全事故；而制動過晚，則容易造成鋼絲繩亂繩，影響強夯機的工作效率。現在還沒有出現針對全釋放卷揚的控制系統，只有對可控落體卷揚的控制系統，其主要控制策略為:可控落體加壓釋放后，卷揚馬達進行可控落體工作，通過隨供的測量泵和落體控制閥來控制繩速，可以選擇使用電控或人工操作來控制落體速度。可控落體卷揚的控制系統復雜，調試比較繁瑣，成本造價高。
發明內容
本發明要解決的問題是提供一種控制強夯機全釋放卷揚制動的電氣系統及其工作方法，尤其是能夠在不增加系統硬件成本的情況下，有效控制強夯機卷揚的制動時機。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是:一種控制強夯機全釋放卷揚制動的電氣系統，包括: 高度采集機構，采集強夯機的夯錘高度位置，提供夯錘上升動作的第一高度位置和夯錘下降動作的第二高度位置；拉力采集機構，采集連接夯錘的鋼絲繩所受拉力，提供鋼絲繩帶動夯錘執行上升動作的第一拉力值；手動控制開關，具有通和斷的兩種狀態，向可編程控制器提供夯錘的上升指令和下降指令；可編程控制器，其輸入端分別連接所述高度采集機構、拉力采集機構和手動控制開關，具有設定初始拉力值和設定延時時間，可編程控制器判斷所述上升指令，發出第一動作指令至指令輸出設備；判斷所述第一拉力值與所述設定初始拉力值之間的大小，在第一拉力值大于或等于設定初始拉力值的情況下，記錄所述第一高度位置為零點位置，并將此時作為設定延時時間的起點；在所述設定延時時間到達終點后，判斷所述下降指令，并發出第二動作指令至指令輸出設備；當所述第二高度位置到達所述零點位置時，將此時作為所述設定延時時間的起點，在所述設定延時時間到達終點時，輸出第三動作指令至指令輸出設備；指令輸出設備，連接所述可編程控制器，依次接收所述第一動作指令、第二動作指令和第三動作指令，并依次驅動執行機構動作；顯示設備，與可編程控制器的輸出端連接；執行機構，與指令輸出設備連接，控制所述鋼絲繩的提升動作和下方動作；供電單元，連接拉力采集機構和可編程控制器；進一步的，還包括角度采集機構，采集所述強夯機上車的回轉角度，其輸出端與所述可編程控制器的輸入端連接，所述角度采集機構向所述可編程控制器提供第一角度值；進一步的，所述高度采集機構為高度編碼器，所述高度編碼器的輸入端連接所述強夯機的卷揚馬達；進一步的，所述拉力采集機構包括銷軸傳感器和力矩限制器，所述銷軸傳感器和所述力矩限制器分別連接所述供電單元，所述銷軸傳感器位于所述強夯機的主臂頭部，所述銷軸傳感器與所述鋼絲繩接觸，所述銷軸傳感器的輸出端連接所述力矩限制器，所述力矩限制器通過CAN總線與所述可編程控制器雙向連接；進一步的，所述手動控制開關為翹板開關；進一步的，所述指令輸出設備為開關量電磁閥，所述開關量電池閥的輸出端接地，所述開關量電磁閥連接所述執行機構；進一步的，所述執行機構為卷揚離合器，所述卷揚離合器通過所述卷揚馬達連接所述鋼絲繩；
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進一步的，所述角度采集機構為回轉編碼器，其輸入端與所述強夯機的中心回轉接頭處連接。一種控制強夯機全釋放卷揚制動的電氣系統的工作方法，包括如下步驟:第一步，設定可編程控制器的設定初始拉力值和設定延時時間；第二步，手動控制翹板開關動作，翹板開關向可編程控制器提供上升指令，可編程控制器接收上升指令，并發出第一動作指令至開關量電磁閥；第三步，開關量電磁閥控制卷揚離合器閉合，卷揚離合器的閉合使得卷揚馬達與鋼絲繩連接，鋼絲繩在卷揚馬達的帶動牽動夯錘向上運動；第四步，銷軸傳感器采集鋼絲繩所承受的第一拉力值，并通過力矩限制器傳遞給可編程控制器，可編程控制器判斷第一拉力值與設定初始拉力值之間的大小，在第一拉力值大于或等于設定初始拉力值的情況下，記錄由高度編碼器采集的第一高度位置為零點位置，并將此時作為設定延時時間的起點；第五步，回轉編碼器采集上車的第一角度值，并傳遞給可編程控制器，可編程控制器禁止上車發生回轉，在設定延時時間到達終點后的一段時間，手動控制翹板開關動作，翹板開關向可編程控制器提供下降指令；第六步，可編程控制器接收下降指令，并發出第二動作指令至開關量離合器，開關量離合器斷開并使得卷揚馬達與鋼絲繩之間的連接斷開，鋼絲繩失去拉低，夯錘在自身重力的作用下進行自由落體運動；第七步，高度編碼器在夯錘的自由落體過程中采集夯錘的第二高度位置，并將第二高度位置發送至可編程控制器，可編程控制器判斷第二高度位置是否為零點位置，當第二高度位置為零點位置時，將此時作為設定延時時間的起點，在所述設定延時時間到達終點時，輸出第三動作指令至指開關量電磁閥；第八步，開關量電磁閥接收第三動作指令并控制卷揚離合器閉合，卷揚離合器的閉合使得卷揚馬達與鋼絲繩連接，卷揚馬達通過鋼絲繩向夯錘提供向上的作用力，夯錘停止下落直至靜止。本發明具有的優點和積極效果是:由于采用上述技術方案，選用可編程控制器作為控制系統核心，利用強夯機上現有裝置，在不增加系統硬件成本的情況下，有效控制強夯機卷揚的制動時機，從而實現了提高單次夯擊效率、防止卷揚亂繩、提高卷揚工作壽命的目的，通過可編程控制器和力矩限制器的配合使用，不但可以保證對全釋放卷揚及時準確的制動，還可以降低成本、簡化調試所需的時間。
圖1是本實施例的電氣結構示意圖
具體實施例方式如圖1所示，本發明提供一種控制強夯機全釋放卷揚制動的電氣系統，包括:高度采集機構，即高度編碼器，高度編碼器的輸入端連接強夯機的卷揚馬達，高度采集機構采集強夯機的夯錘高度位置，提供夯錘上升動作的第一高度位置和夯錘下降動作的第二高度位置；拉力采集機構，包括銷軸傳感器和力矩限制器，銷軸傳感器和力矩限制器分別連接供電單元，銷軸傳感器位于強夯機的主臂頭部，銷軸傳感器與所述鋼絲繩接觸，銷軸傳感器的輸出端連接力矩限制器，力矩限制器通過CAN總線與可編程控制器雙向連接，銷軸傳感器采集鋼絲繩所受拉力，通過力矩限制器向可編程控制器提供鋼絲繩帶動夯錘執行上升動作的第一拉力值；角度采集 機構，即回轉編碼器，其輸入端與強夯機的中心回轉接頭處連接，其輸出端與可編程控制器的輸入端連接，回轉編碼器采集強夯機上車的回轉角度，并向所述可編程控制器提供第一角度值；手動控制開關，即翹板開關，具有通和斷的兩種狀態，向可編程控制器提供夯錘的上升指令和下降指令；可編程控制器，其輸入端分別連接高度編碼器、力矩限制器、回轉編碼器和翹板開關，具有設定初始拉力值和設定延時時間，其輸出端與指令輸出設備連接；指令輸出設備為開關量電磁閥，開關量電磁閥的輸出端接地，開關量電磁閥還連接執行機構；顯示設備為液晶顯示器；執行機構為卷揚離合器，卷揚離合器通過卷揚馬達控制鋼絲繩的提升動作和下方動作；供電單元，連接拉力銷軸傳感器、力矩限制器和可編程控制器。本實例的工作過程如下:SOl設定可編程控制器的設定初始拉力值和設定延時時間；
S02手動控制翹板開關動作，翹板開關向可編程控制器提供上升指令，可編程控制器接收上升指令，并發出第一動作指令至開關量電磁閥；S03開關量電磁閥控制卷揚離合器閉合，卷揚離合器的閉合使得卷揚馬達與鋼絲繩連接，鋼絲繩在卷揚馬達的帶動牽動夯錘向上運動；S04銷軸傳感器采集鋼絲繩所承受的第一拉力值，并通過力矩限制器傳遞給可編程控制器，可編程控制器判斷第一拉力值與設定初始拉力值之間的大小，在第一拉力值大于或等于設定初始拉力值的情況下，記錄由高度編碼器采集的第一高度位置為零點位置，并將此時作為設定延時時間的起點；S05回轉編碼器采集上車的第一角度值，并傳遞給可編程控制器，可編程控制器禁止上車發生回轉，在設定延時時間到達終點后的一段時間，手動控制翹板開關動作，翹板開關向可編程控制器提供下降指令；S06可編程控制器接收下降指令，并發出第二動作指令至開關量離合器，開關量離合器斷開并使得卷揚馬達與鋼絲繩之間的連接斷開，鋼絲繩失去拉低，夯錘在自身重力的作用下進行自由落體運動；S07高度編碼器在夯錘的自由落體過程中采集夯錘的第二高度位置，并將第二高度位置發送至可編程控制器，可編程控制器判斷第二高度位置是否為零點位置，當第二高度位置為零點位置時，將此時作為設定延時時間的起點，在所述延時時間到達終點時，輸出第三動作指令至指開關量電磁閥；S08開關量電磁閥接收第三動作指令并控制卷揚離合器閉合，卷揚離合器的閉合使得卷揚馬達與鋼絲繩連接，卷揚馬達通過鋼絲繩向夯錘提供向上的作用力，夯錘停止下落直至靜止。在上述步驟SOl至S 08中，液晶顯示器顯示出了設定拉力值、設定延時時間、強夯機工作狀態以及第一角度值。以上對本發明的一個實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本發明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發明的實施范圍。凡依本發明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本發明的專利涵蓋范圍之內。
權利要求
1.一種控制強夯機全釋放卷揚制動的電氣系統，其特征在于，包括 高度采集機構，采集強夯機的夯錘高度位置，提供夯錘上升動作的第一高度位置和夯錘下降動作的第二高度位置； 拉力采集機構，采集連接夯錘的鋼絲繩所受拉力，提供鋼絲繩帶動夯錘執行上升動作的第一拉力值； 手動控制開關，具有通和斷的兩種狀態，向可編程控制器提供夯錘的上升指令和下降指令； 可編程控制器，其輸入端分別連接所述高度采集機構、拉力采集機構和手動控制開關，具有設定初始拉力值和設定延時時間，可編程控制器判斷所述上升指令，發出第一動作指令至指令輸出設備；判斷所述第一拉力值與所述設定初始拉力值之間的大小，在第一拉力值大于或等于設定初始拉力值的情況下，記錄所述第一高度位置為零點位置，并將此時作為設定延時時間的起點；在所述設定延時時間到達終點后，判斷所述下降指令，并發出第二動作指令至指令輸出設備；當所述第二高度位置到達所述零點位置時，將此時作為所述設定延時時間的起點，在所述設定延時時間到達終點時，輸出第三動作指令至指令輸出設備; 指令輸出設備，連接所述可編程控制器，依次接收所述第一動作指令、第二動作指令和第三動作指令，并依次驅動執行機構動作； 顯示設備，與可編程控制器的輸出端連接； 執行機構，與指令輸出設備連接，控制所述鋼絲繩的提升動作和下方動作； 供電單元，連接拉力采集機構和可編程控制器。
2.根據權利要求I所述的控制強夯機全釋放卷揚制動的電氣系統，其特征在于還包括角度采集機構，采集所述強夯機上車的回轉角度，其輸出端與所述可編程控制器的輸入端連接，所述角度采集機構向所述可編程控制器提供第一角度值。
3.根據權利要求I所述的控制強夯機全釋放卷揚制動的電氣系統，其特征在于所述高度采集機構為高度編碼器，所述高度編碼器的輸入端連接所述強夯機的卷揚馬達。
4.根據權利要求I所述的控制強夯機全釋放卷揚制動的電氣系統，其特征在于所述拉力采集機構包括銷軸傳感器和力矩限制器，所述銷軸傳感器和所述力矩限制器分別連接所述供電單元，所述銷軸傳感器位于所述強夯機的主臂頭部，所述銷軸傳感器與所述鋼絲繩接觸，所述銷軸傳感器的輸出端連接所述力矩限制器，所述力矩限制器通過CAN總線與所述可編程控制器雙向連接。
5.根據權利要求I所述的控制強夯機全釋放卷揚制動的電氣系統，其特征在于所述手動控制開關為翹板開關。
6.根據權利要求3所述的控制強夯機全釋放卷揚制動的電氣系統，其特征在于所述指令輸出設備為開關量電磁閥，所述開關量電池閥的輸出端接地，所述開關量電磁閥連接所述執行機構。
7.根據權利要求6所述的控制強夯機全釋放卷揚制動的電氣系統，其特征在于所述執行機構為卷揚離合器，所述卷揚離合器通過所述卷揚馬達連接所述鋼絲繩。
8.根據權利要求2所述的控制強夯機全釋放卷揚制動的電氣系統，其特征在于所述角度采集機構為回轉編碼器，其輸入端與所述強夯機的中心回轉接頭處連接。
9.一種依據權利要求1-8中任一項的控制強夯機全釋放卷揚制動的電氣系統的工作方法，其特征在于，包括如下步驟 第一步，設定可編程控制器的設定初始拉力值和設定延時時間； 第二步，手動控制翹板開關動作，翹板開關向可編程控制器提供上升指令，可編程控制器接收上升指令，并發出第一動作指令至開關量電磁閥； 第三步，開關量電磁閥控制卷揚離合器閉合，卷揚離合器的閉合使得卷揚馬達與鋼絲繩連接，鋼絲繩在卷揚馬達的帶動牽動夯錘向上運動； 第四步，銷軸傳感器采集鋼絲繩所承受的第一拉力值，并通過力矩限制器傳遞給可編程控制器，可編程控制器判斷第一拉力值與設定初始拉力值之間的大小，在第一拉力值大于或等于設定初始拉力值的情況下，記錄由高度編碼器采集的第一高度位置為零點位置，并將此時作為設定延時時間的起點； 第五步，回轉編碼器采集上車的第一角度值，并傳遞給可編程控制器，可編程控制器禁止上車發生回轉，在設定延時時間到達終點后的一段時間，手動控制翹板開關動作，翹板開關向可編程控制器提供下降指令； 第六步，可編程控制器接收下降指令，并發出第二動作指令至開關量離合器，開關量離合器斷開并使得卷揚馬達與鋼絲繩之間的連接斷開，鋼絲繩失去拉低，夯錘在自身重力的作用下進行自由落體運動； 第七步，高度編碼器在夯錘的自由落體過程中采集夯錘的第二高度位置，并將第二高度位置發送至可編程控制器，可編程控制器判斷第二高度位置是否為零點位置，當第二高度位置為零點位置時，將此時作為設定延時時間的起點，在所述設定延時時間到達終點時，輸出第三動作指令至指開關量電磁閥； 第八步，開關量電磁閥接收第三動作指令并控制卷揚離合器閉合，卷揚離合器的閉合使得卷揚馬達與鋼絲繩連接，卷揚馬達通過鋼絲繩向夯錘提供向上的作用力，夯錘停止下落直至靜止。
全文摘要
本發明提供一種控制強夯機全釋放卷揚制動的電氣系統及其工作方法，包括高度采集機構、拉力采集機構、手動控制開關、可編程控制器、指令輸出設備、顯示設備、執行機構以及供電單元。本發明的有益效果是選用可編程控制器作為控制系統核心，利用強夯機上現有裝置，在不增加系統硬件成本的情況下，有效控制強夯機卷揚的制動時機，從而實現了提高單次夯擊效率、防止卷揚亂繩、提高卷揚工作壽命的目的，通過可編程控制器和力矩限制器的配合使用，不但可以保證對全釋放卷揚及時準確的制動，還可以降低成本、簡化調試所需的時間。
文檔編號B66D5/30GK103253608SQ20131016242
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月6日 優先權日2013年5月6日
發明者吳法濤, 劉燦倫, 王惠民, 高順德 申請人:天津山河裝備開發有限公司